У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Основы криптографической защиты информации

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-30

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 7.4.2025

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра телекоммуникационных систем

Лабораторная работа №2

По дисциплине: «Информационная безопасность»

На тему: «Основы криптографической защиты информации

Выполнили: студент группы ССК-401

Магданов А.М.

Проверила: Сухинец Ж.А.

Уфа-2012

Основы криптографической защиты информации

Цель работы

Исследование основных методов криптографической зашиты информации.

Краткие сведения из теории

Криптография – обеспечивает сокрытие смысла сообщения с помощью шифрования и открытия его расшифрованием, которые выполняются по специальным алгоритмам с помощью ключей.

Ключ – конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор только одного варианта из всех возможных для данного алгоритма.

Криптоанализ – занимается вскрытием шифра без знания ключа (проверка устойчивости шифра).

Кодирование – (не относится к криптографии) – система условных обозначений, применяемых при передаче информации. Применяется для увеличения качества передачи информации, сжатия информации и для уменьшения стоимости хранения и передачи.

Криптографические преобразования имеют цель обеспечить недоступность информации для лиц, не имеющих ключа, и поддержание с требуемой надежностью обнаружения несанкционированных искажений.

Большинство средств защиты информации базируется на использовании криптографических шифров и процедур шифрования - расшифрования. В соответствии со стандартом ГОСТ 28147-89 под шифром понимают совокупность обратимых преобразований множества открытых данных на множество зашифрованных данных, задаваемых ключом и алгоритмом преобразования.

В криптографии используются следующие основные алгоритмы шифрования:

алгоритм замены (подстановки) – символы шифруемого текста заменяются символами того же или другого алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены;
алгоритм перестановки – символы шифруемого текста переставляются по определенному правилу в пределах некоторого блока этого текста;
гаммирование – символы шифруемого текста складываются с символами некоторой случайной последовательности;
аналитическое преобразование – преобразование шифруемого текста по некоторому аналитическому правилу (формуле).

Процессы шифрования и расшифрования осуществляются в рамках некоторой криптосистемы. Для симметричной криптосистемы характерно применение одного и того же ключа как при шифровании, так и при расшифровании сообщений. В асимметричных криптосистемах для зашифрования данных используется один (общедоступный) ключ, а для расшифрования – другой (секретный) ключ.

Практическая часть.

1.Симметричные криптосистемы.

1.Шифры перестановки.

Ключом являются размеры таблицы.

«криптографическая защита»

к	о	и	а	и
р	г	ч	я	т
и	р	е	з	а
п	а	с	а	0
т	ф	к	щ	0

Для получения шифрования текст считывается по строкам и группируется по 5 букв: КОИАИ РГЧЯТ ИРЕЗА ПАСА0 ТФКЩ0.

2. Одиночная перестановка по ключу

н	о	к	и	я	к	я	о	и	н
5	3	1	4	2	1	2	3	4	5
к	о	и	а	и	и	и	о	а	к
р	г	ч	я	т	ч	т	г	я	р
и	р	е	з	а	е	а	р	з	и
п	а	с	а	0	с	0	а	а	п
т	ф	к	щ	0	к	0	ф	щ	т

До после перестановки

Шифровка: ИЧЕСК ИТА00 ОГРАФ АЯЗАЩ КРИПТ

Двойная перестановка

	2	4	1	3		1	2	3	4		1	2	3	4
4	П	Р	И	Е	4	И	П	Е	Р	1	А	З	Ю	Ж
1	З	Ж	А	Ю	1	А	3	Ю	Ж	2	П	-	Я	-
2	-	-	П	Я	2	П	-	Я	-	3	Г	Т	О	О
3	Т	О	Г	О	3	Г	Т	О	О	4	И	П	Е	Р

АЗЮЖЕП-Я-ГТООИПЕР

Магический квадрат

П	Р	И	Е	З	Ж	А	Ю	_	_	П	Я	Т	О	Г	О
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16

16	3	2	13	О	И	Р	Т
5	10	11	8	З	-	Я	Ю
9	6	7	12	-	Ж	А	С
4	15	14	1	Е	Г	О	П

2.Шифр простой замены Цезаря.

ПРИШЕЛ УВИДЕЛ ПОБЕДИЛ

Метод основан на замене буквы сосмешением на К бкув.

Наша фпаза преобразуется в :РКЩЖМ ФГКЕМ РПВЖЕКЬ(ПРИ СМЕЩЕНИИ НА ОДИН СИМВОЛ)

3.1Шифр сложной замены.

Шифр Гронсфельда состоит в модификации шифра Цезаря числовым ключом. Для этого под буквами сообщения записывают цифры числового ключа. Если ключ короче сообщения, то его запись циклически повторяют. Шифротекст получают примерно так же, как в шифре Цезаря, но отсчитывают не третью букву по алфавиту (как в шифре Цезаря), а ту, которая смещена по алфавиту на соответствующую цифру ключа.

Сообщение Гронсфельд

Ключ 1212121212

Шифровка ДСПОТХЖМЭЕ

3.2 В шифрах многоалфавитной замены

для шифрования каждого символа исходного сообщения применяется свой шифр простой замены (свой алфавит).

Таблица 5

	АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_
А	АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_
Б	_АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ
В	Я_АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮ
Г	ЮЯ_АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭ
.	…………
Я	ВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_АБ
_	БВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_А

Каждая строка в этой таблице соответствует одному шифру замены аналогично шифру Цезаря для алфавита, дополненного пробелом. При шифровании сообщения его выписывают в строку, а под ним ключ. Если ключ оказался короче сообщения, то его циклически повторяют. Шифротекст получают, находя символ в колонке таблицы по букве текста и строке, соответствующей букве ключа. Например, используя ключ АГАВА, из сообщения ПРИЕЗЖАЮ ШЕСТОГО получаем следующую шифровку:

Таблица 6

Сообщение	СЕКРЕТНО
Ключ	ГАГАГАГА
Шифровка	ОЕЖРВТКН

В компьютере такая операция соответствует сложению кодов ASCII символов сообщения и ключа по модулю 256.

4. Гаммирование

Процесс зашифрования заключается в генерации гаммы шифра и наложении этой гаммы на исходный открытый текст. Перед шифрованием открытые данные разбиваются на блоки Т(0)i одинаковой длины (по 64 бита). Гамма шифра вырабатывается в виде последовательности блоков Г(ш)i аналогичной длины (Т(ш)i=Г(ш)i+Т(0)i, где + - побитовое сложение, i =1-m).

Процесс расшифрования сводится к повторной генерации шифра текста и наложение этой гаммы на зашифрованные данные T(0)i=Г(ш)i+Т(ш)i.

Исходное сообщение из букв русского алфавита преобразуется в числовое сообщение заменой каждой его буквы числом по следующей таблице:

Таблица 7

Числовая замена букв
А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З	И	К	Л	М	Н	О	П
00	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13	14
Р	С	Т	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш	Щ	Ь	Ы	Э	Ю	Я
15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29

Ωi+1= [(Ai + C1 – 1) mod 30] + 1

Исходное сообщение ПОЛУШКА. Для шифрования числового сообщения используется шифрующий отрезок последовательности А1, А2, ... подходящей длины, начинающийся с А100:

Таблица 8

Остатки при делении на 30
А100	А101	А102	А103	А104	А105	А106
1	5	6	17	18	19	3

При шифровании каждое число числового сообщения складывается с соответствующим числом шифрующего отрезка. Затем вычисляется остаток от деления полученной суммы на 30, который по данной таблице заменяется буквой.

Таблица 9

Исходное сообщение	П	О	Л	У	Ш	К	А
Числовое исходное сообщение	14	13	10	18	23	9	0
Шифрующий отрезок	1	5	6	17	8	19	3
Числовое шифрованное сообщение	15	18	16	5	1	28	3
Шифрованное сообщение	Р	У	С	Е	Б	Ю	Г

2.5. Асимметричные криптосистемы

2.5.1. Схема шифрования Эль Гамаля

Алгоритм шифрования Эль Гамаля основан на применении больших чисел для генерации открытого и закрытого ключа, криптостойкость же обусловлена сложностью вычисления дискретных логарифмов.

Последовательность действий пользователя:

Получатель сообщения выбирает большое, простое число P и большое целое число G, причем P > G.
Получатель выбирает секретный ключ - случайное целое число X < P.
Вычисляется открытый ключ Y= G x mod P.
Получатель выбирает случайное целое число K, 1< K< P-1, такое, что числа К и (Р-1) являются взаимно простыми.
Шифрование сообщения (M): a= GK mod P, b=Y K M mod P, где пара чисел (a,b) является шифротекстом.
Надо придумать сообщение М, зашифровать его, а потом с помощью секретного ключа Х расшифровать сообщение.

2.5.2. Криптосистема шифрования данных RSA

Предложена в 1978 году авторами Rivest, Shamir и Aldeman и основана на трудности разложения больших целых чисел на простые сомножители.

Последовательность действий пользователя:

Получатель выбирает 2 больших простых целых числа p и q, на основе которых вычисляет N=pq; M=(p-1)(q-1).
Получатель выбирает целое случайное число d, которое является взаимопростым со значением М, и вычисляет значение е из условия ed=1/(mod M).
d и N публикуются как открытый ключ, е и М являются закрытым ключом.
Если S –сообщение и его длина: 1<Len(S)<N, то зашифровать этот текст можно как S’=Sd(mod N), то есть шифруется открытым ключом.
Получатель расшифровывает с помощью закрытого ключа: S=S’e(mod N).
Представить шифруемое сообщение как последовательность целых чисел в диапазоне 0…32. Пусть буква А изображается числом 1, буква Б- числом 2, буква В- числом 3 и т.д. Тогда сообщение будет принимать вид числовой последовательности, которое зашифровывается с помощью открытого ключа. Надо расшифровать его с помощью закрытого ключа.

1. ТЕМА 13 ОРГАНІЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА І ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ПРОДУКЦІЇ ПЛАН Виробничі процеси їх класифік
2. мясном скотоводстве [8] Особенности оценки производителей по качеству потомства в мясном скотоводств
3. Проект цеху з виробництва казеїну знежиреног
4. Определение момента инерции дискастержня по его крутильным колебаниям Целью данной работы является опр
5. Совершение сексуальных убийств.html
6. ГОРТАНЬ ' ХРОНИЧЕСКИЙ СТЕНОЗ ГОРТАНИ Хронические стенозы возникают в результате стойких морфологических
7. НЧестнейшина
8. тематика 26 Подготовка металла к сварке 309 Русский язык 3
9. тема Налоги это обязательные платежи взимаемые с юридических и физических лиц в денежной форме для фин
10. органов других локализаций рак гортани составляет 40 60

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе

н	о	к	и	я	к	я	о	и	н
5	3	1	4	2	1	2	3	4	5
к	о	и	а	и	и	и	о	а	к
р	г	ч	я	т	ч	т	г	я	р
и	р	е	з	а	е	а	р	з	и
п	а	с	а	0	с	0	а	а	п
т	ф	к	щ	0	к	0	ф	щ	т

	2	4	1	3		1	2	3	4		1	2	3	4
4	П	Р	И	Е	4	И	П	Е	Р	1	А	З	Ю	Ж
1	З	Ж	А	Ю	1	А	3	Ю	Ж	2	П	-	Я	-
2	-	-	П	Я	2	П	-	Я	-	3	Г	Т	О	О
3	Т	О	Г	О	3	Г	Т	О	О	4	И	П	Е	Р

н	о	к	и	я	к	я	о	и	н
5	3	1	4	2	1	2	3	4	5
к	о	и	а	и	и	и	о	а	к
р	г	ч	я	т	ч	т	г	я	р
и	р	е	з	а	е	а	р	з	и
п	а	с	а	0	с	0	а	а	п
т	ф	к	щ	0	к	0	ф	щ	т

	2	4	1	3		1	2	3	4		1	2	3	4
4	П	Р	И	Е	4	И	П	Е	Р	1	А	З	Ю	Ж
1	З	Ж	А	Ю	1	А	3	Ю	Ж	2	П	-	Я	-
2	-	-	П	Я	2	П	-	Я	-	3	Г	Т	О	О
3	Т	О	Г	О	3	Г	Т	О	О	4	И	П	Е	Р

н	о	к	и	я	к	я	о	и	н
5	3	1	4	2	1	2	3	4	5
к	о	и	а	и	и	и	о	а	к
р	г	ч	я	т	ч	т	г	я	р
и	р	е	з	а	е	а	р	з	и
п	а	с	а	0	с	0	а	а	п
т	ф	к	щ	0	к	0	ф	щ	т

	2	4	1	3		1	2	3	4		1	2	3	4
4	П	Р	И	Е	4	И	П	Е	Р	1	А	З	Ю	Ж
1	З	Ж	А	Ю	1	А	3	Ю	Ж	2	П	-	Я	-
2	-	-	П	Я	2	П	-	Я	-	3	Г	Т	О	О
3	Т	О	Г	О	3	Г	Т	О	О	4	И	П	Е	Р